پژوهشگران دانشگاه ایالتی کارولینای جنوبی موفق شده‌اند تا نانوالیافی با قطر مشخص تولید کنند. برای این کار آنها از نانوذرات نیکل به‌عنوان کاتالیست استفاده کردند.
تولید نانوالیاف کربنی با قطر مشخص
پژوهشگران دانشگاه ایالتی کارولینای جنوبی موفق شده‌اند تا نانوالیافی با قطر مشخص تولید کنند. برای این کار آنها از نانوذرات نیکل به‌عنوان کاتالیست استفاده کردند. نتایج نشان داد که قطر نانوالیاف تولید شده با قطر نانوذرات یکسان است. بنابراین برای رسیدن به نانوالیافی با قطر مشخص از نانوذراتی با همان اندازه به‌عنوان کاتالیست استفاده می‌شود.
نانوالیاف کربنی کاربردهای بسیاری از ادوات تصویربرداری پزشکی گرفته تا ابزارهای اندازه‌گیری علمی دارند اما تولید نانوالیاف یکنواخت با اندازه‌های مشخص کاری دشوار و پر هزینه است. یک تیم تحقیقاتی از دانشگاه ایالتی کارولینای جنوبی ثابت کردند که می‌توان نانوالیاف کربنی را با اندازه‌های ویژه تولید کرد.
آناتولی ملچکو، استادیار دانشگاه، می‌گوید نانوالیاف کربنی کاربردهای بسیاری دارند که قطر آنها تاثیر زیادی روی کاربردهای آن دارد، اما کنترل قطر نانوالیاف بسیار زمان‌بر و پر هزینه است. محققان نشان دادند که نانوذرات نیکل که با استفاده از یک لیگند پوشش داده شده است می‌تواند برای رشد نانوالیاف کربنی با قطر یکنواخت به‌کار رود. لیگندها مولکول‌های کوچک آلی هستند که دارای گروه‌های عاملی بوده که این گروه‌ها قادراند مستقیما به اتم فلزی بچسبند. نانوذرات نیکل مولکول‌ها ویژه‌ای هستند زیرا در دمای بالا می‌توانند به‌عنوان کاتالیست برای رشد کربن عمل کنند.
جو تراسی، یکی از محققان این پروژه می‌گوید که چیزی که ما آموختیم این بود که پوسته لیگند، که عموما از تری اکتیل‌فسفین ساخته شده، در دمای بالا تحت تغییرات شیمیایی است و به تدریج تبدیل به پوسته گرافیت مانند می‌شود. این پوسته گرافیتی مانند، مانع از تجمع نانوذرات نیکل در دماهای بالا می‌شود. این تجمع یکی از مشکلات استفاده از نانوذرات در دمای بالا است.
استفاده از نانوذرات برای رشد نانوالیاف بسیار مفید است زیرا این الیاف دارای قطری متناسب با نانوذراتی که بروی آنها رشد می‌کنند خواهند بود. اگر شما درصدد تولید نانوالیافی با قطر ۲۰ نانومتر هستید باید از نانوذراتی به قطر ۲۰ نانومتر به‌عنوان کاتالیست استفاده کنید. دلیل اهمیت قطر نانوذرات همین موضوع است. اگر نانوذرات متجمع شوند، آنگاه نانوالیاف تولید شده دارای اندازه‌های مختلفی خواهند بود. این پروژه، درک بهتر و بنیادی پیرامون رابطه میان نانوذرات نیکل، لیگندها و فیبرهای کربنی سنتز شده ارائه می‌کند.
این پروژه سرمایه‌گذاری مشترک بنیاد ملی علم آمریکا و کشور ترکیه است.
نتایج این تحقیق در قالب مقاله‌ای تحت عنوان Effects of Ligand Monolayers on Catalytic Nickel Nanoparticles for Synthesizing Vertically Aligned Carbon Nanofibers در نشریه ACS Applied Materials & Interfaces به چاپ رسیده است.
